ДВУХЛУЧЕВАЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА С МАГНИТНОЙ ОТКЛОНЯЮЩЕЙ СИСТЕМОЙ Российский патент 1998 года по МПК H01J31/10 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронно-лучевым приборам, и может быть использовано при разработке и в производстве электронно-лучевых трубок для проекционного цветного телевидения, в том числе высокого разрешения (второй ТВ стандарт).

В электронно-лучевых трубках (ЭЛТ), использующих многолучевые электронно-оптические системы для одновременного воспроизведения более одного изображения, например в многолучевых осциллографах и в цветном телевидении, необходимо осуществлять совмещение изображений с той или иной степенью точности. В осциллографии - это требование совмещения начала координат отсчет, в цветном телевидении - совмещение изображений от трех электронных прожекторов, воспроизводящих основные цвета.

В настоящее время в связи с ограничением возможностей достижения с помощью однолучевых ЭЛТ больших яркостей при высокой разрешающей способности в проекционных системах ч/б и цветного телевидения нашли применение многолучевые системы, в частности более эффективные двухлучевые ЭЛТ. Такие трубки позволяют значительно улучшить качество изображения за счет разнесения во времени двух одинаковых сигналов, возбуждающих одну точку люминофора. Таким способом воспроизведения можно преодолеть энергетический и температурный пороги насыщения люминофора и значительно повысить яркость изображения при одновременном существенном улучшении разрешающей способности. Разрешение улучшается, так как снижается ток пучка одного электронного прожектора при суммарном токе, большем, чем достигается в однолучевых системах, что дает возможность обеспечить воспроизведение изображения по второму телевизионному стандарту. Однако описанное техническое решение выводит на первый план задачу прецизионного совмещения изображений при временном сдвиге сигнала между электронными прожекторами, решение которой может быть различным в зависимости от конструкции и назначения трубки.

Известны конструкции ЭЛТ, в которых для совмещения пучков в плоскости экрана электронные прожекторы размещены таким образом, что они находятся под углом к оси ЭЛТ с вершиной в центре экрана. Такие системы сложны конструктивно, нетехнологичны, не обеспечивают требуемой точности сведения и при этом не исключают необходимости применения устройств, корректирующих положение отдельных изображений.

Мировой опыт создания многолучевых ЭЛТ показал, что наиболее целесообразным конструктивным решением является такое расположение электронных прожекторов, при котором оптические оси каждого прожектора параллельны общей оси ЭЛТ. Для сведения пучков в цветных ЭЛТ используются электростатические линзы в сочетании с магнитными элементами коррекции сведения. В осциллографических ЭЛТ для совмещения положения пучков и коррекции изображения используются чисто электростатические элементы, в том числе отклоняющие системы.

Известны ЭЛТ, содержащие параллельные, расположенные в одной плоскости три электронно-оптические системы с разделенными катодами и общей фокусирующей линзой, электростатической или магнитной. В известных системах принято совмещение фокусировки пучков и их сведения в главной фокусирующей линзе за счет разведения боковых пучков на входе в линзу или за счет введения в линзу астигматичных элементов. Такие технические решения приняты, например, в системах типа "Тринитрон" (патент США N 2619687, кл. H 01 J 35/50; патент США N 3639735, кл. H 01 J 29/50).

Существенным недостатком известных систем является влияние коррекции сведения на фокусировку, так как при оптимальной фокусировке может быть плохое сведение и наоборот. Поэтому при регулировке аппаратуры находят компромиссное положение. Для точной корректировки положения пучков в статике и при воспроизведении изображения применяются достаточно сложные внешние магнитные системы в сочетании с использованием магнитопроводов (концентраторов или шунтов) различной конфигурации, размещаемых в оконечном электроде арматуры.

Учитывая, что в любом случае необходимо применение внешних магнитных устройств для статической и динамической корректировки положения пучков большое внимание уделяется конструктивным проработкам магнитных элементов внутри трубки. Известно множество различных патентов, в которых даны технические решения, направленные на улучшение коррекции положения пучков и упрощение внешних магнитных устройств (патент США N 4556819, кл. H 01 J 29/76; заявка Великобритании N 1569829, кл. H 01 J 29/51; заявка Франции (и УПВ) N 2585878, кл. H 01 J 29/54; заявка Японии N 63-34582, кл.H 01 J 29/51). Известно также решение (патент Японии N 12474), в котором с целью коррекции положения одного из трех пучков в двух направлениях вдоль оси трубки над основной группой магнитопроводов установлена вторая пара магнитопроводов.

Прототипом предлагаемого решения является цветной кинескоп (заявка Японии N 63-7422, кл. H 01 J 29/56), в котором коррекция положения трех пучков осуществляется с помощью пересекающихся магнитопроводов, смонтированных в чашке оконечного электрода электронно-оптической системы. Как и в других известных конструкциях, управление осуществляется с помощью внешнего магнитного устройства. Недостатком этой конструкции является одновременное воздействие корректирующего поля на пучки и возможность смещения пучков только в одном направлении. Поскольку известные решения, как и прототип, предназначены для трехлучевых трубок, они в разной степени предусматривают защиту центрального пучка (его экранирование) от управляющих полей и не имеют возможности раздельного управления крайними пучками.

Целью изобретения является улучшение качества изображения путем создания возможности управления пучками для прецизионного совмещения изображений от разных электронных прожекторов в двух взаимно перпендикулярных направлениях и упрощение конструкции трубки.

Указанная цель достигается тем, что прецизионное совмещение в двух направлениях изображений, создаваемых двумя пучками, осуществляется устройством, совмещающим функции магнитного и электростатического воздействия на пучки. Устройство, размещенное между последним электродом электронного прожектора и фокусирующей линзой, выполнено в виде трех электрически изолированных между собой магнитопроводов, расположенных перпендикулярно плоскости, проходящей через оси обоих пучков. Средний магнитопровод выполнен в виде Z-образной детали, лежащей вдоль оси трубки, а два других имеют Г-образную форму и расположены симметрично среднему по другую сторону осей прожекторов. Указанное устройство служит электростатическими отклоняющими системами с общим средним электродом. При этом они независимо одна от другой смещают пучки в направлении, перпендикулярном смещению магнитным полем.

Сравнение прототипа и других известных технических решений с изобретением показывает существенное отличие его от известных. При проведении патентного поиска и экспертизы признаков, отличающих изобретение от известных, в описаниях, статьях и рефератах не обнаружено. Следовательно, заявленное решение обладает существенными отличиями и соответствует требованиям по новизне.

На фиг. 1-2 показана двухлучевая ЭЛТ в разрезе, где 1 - баллон ЭЛТ; 2 - магнитная отклоняющая система; 3 - двухлучевая электронно-оптическая система; 4 - электронные прожекторы; 5 и 6 - магнитопроводы коррекции положения пучков; 7 - магнитное устройство коррекции; 8 - фокусирующая линза; 9, 10 - электронные пучки; 11 - экран ЭЛТ.

Электронные прожекторы 4 создают параллельные друг другу и оси трубки пучки 9 и 10. Фокусирующая система 8 фокусирует пучки и сводит их в плоскости экрана 11. Расположенные между прожекторами 4 и фокусирующей системой 8 магнитопроводы 5 и 6 концентрируют магнитное поле, создаваемое внешними устройствами 7 в зоне прохождения пучков 9 и 10. Под воздействием магнитного поля пучки отклоняются в плоскости расположения магнитопроводов в ту или иную сторону. Таким образом осуществляется смещение двух изображений по одной из координат. Одновременно магнитопроводы 5 и 6 представляют собой электростатические отклоняющие системы, которые в зоне прохождения пучков осуществляют их смещение, обоих или одного, в зависимости от величины и полярности потенциалов, подаваемых на магнитопроводы, в направлении, перпендикулярном смещению пучков магнитами.

Предложенная конфигурация и расположение элементов корректирующего устройства в ЭЛТ дает возможность осуществить прецизионное совмещение двух изображений в различных сочетаниях смещения пучков 9 и 10. При использовании двух внешних управляющих магнитов 7 достигается смещение пучков в противоположных друг другу направлениях, что позволяет вдвое уменьшить величину необходимого смещения каждого пучка. Возможно производить смещение только одного, того или другого пучка от одной электростатической системы и от одной пары магнитопроводов. Такая "гибкость" конструкции позволяет осуществлять прецизионное совмещение изображений в аппаратуре в зависимости от предъявляемых к ней требований.

Предложенная конструкция осуществлена на опытных образцах двухлучевой ЭЛТ с магнитным отклонением и электростатической фокусировкой. Схема образцов соответствует приведенной на фиг.1-2. Электронные прожекторы имеют разделенные катоды и общие модуляторы, ускоряющие и подфокусирующие электроды. Все электроды представляют собой общие для обоих прожекторов диафрагмы. Для упрощения конструкции средний магнитопровод закреплен на последнем электроде прожекторов между из осями и находится под средним потенциалом. Боковые элементы закреплены на несущих арматуру изоляторах и имеют отдельные выводы на штырьки ножки. При испытаниях образцов получено двойное изображение растров, предварительное совмещение которых на экране обеспечено фокусирующей линзой. Точное совмещение производилось при подаче на боковые элементы потенциалов, отличных от среднего по величине и знаку в одном направлении и с помощью корректирующих электромагнитов в другом направлении.

Проверка чувствительности к отклонению электростатическим полем экспериментально и расчетом показала достаточное совпадение. Расчет проведен по упрощенной формуле:
S = l(L-l/2)/2dU_a,
где
S - чувствительность к отклонению;
l - длина пластин вдоль оси трубки;
L - расстояние до экрана от начала пластин;
d - расстояние между пластинами;
U_a - потенциал в зоне отклонения.

Размеры элементов системы коррекции составляют: l = 6 мм, L = 305 мм, d = 3 мм, U_a = 3000 В. Рассчитанная и измеренная чувствительность составила около 0,1 мм/В.

Проверка подтверждает работоспособность предложенной конструкции, которая дает возможность управления одним устройством двумя пучками в двух направлениях. Образцы ЭЛТ показали, как и с другим вариантом устройства совмещения изображений, высокую яркость до 45 тыс.кд/м² при разрешающей способности 650 тв лин. при одновременной работе обоих пучков с током каждого по 300 мкА. Размер растра при этом был установлен 30 х 40 мм. Время задержки второго изображения до 1 мс.

Экономическая эффективность от использования данного технического решения получается у потребителей в процессе разработки аппаратуры и ее эксплуатации за счет повышения технических характеристик, увеличения надежности и долговечности ЭЛТ.

Использование: при разработке и в производстве электронно-лучевых трубок для проекционного цветного телевидения. Сущность: устройство содержит баллон 1 ЭЛТ, магнитную отклоняющую систему 2, двухлучевую электронно-оптическую систему 3, электронные прожекторы 4, магнитопроводы 5 и 6 коррекции положения пучков, магнитное устройство коррекции 7, фокусирующую линзу 8, экран ЭЛТ. Новым в устройстве является возможность осуществить прецизионное совмещение двух изображений в различных сочетаниях смещения пучков 9 и 10. 2 ил.

Двухлучевая электронно-лучевая трубка с магнитной отклоняющей системой, имеющая два электронных прожектора с независимым управлением током пучка, магнитопроводы для внешнего управления положением пучка и фокусирующую систему, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества изображения путем прецизионного совмещения изображений от электронных прожекторов в двух взаимно перпендикулярных направляющих и упрощения конструкции, между последними электродами прожекторов и фокусирующей системой вдоль оси трубки размещены три электрически изолированных между собой взаимно параллельных магнитопровода, перпендикулярных плоскости, проходящей через оси обоих прожекторов, средний из которых имеет Z-образную форму и расположен на оси трубки, а два других - Г-образную форму и лежат симметрично относительно осей прожекторов, причем указанные магнитопроводы одновременно являются электростатическими отклоняющими системами с общим средним электродом.